Химия

Составим уравнение электролиза раствора нитрата серебра:

$4AgNO_{3} + 2H_{2}O \overset{электролиз}{=} 4Ag + O_{2} \uparrow + 4HNO_{3}$.

Рассчитаем количество вещества $AgNO_{3}$ в исходном растворе ($n_{0}$), подвергшегося электролизу ($n_{1}$) и оставшегося в растворе ($n_{2}$):

$n_{0}(AgNO_{3}) = \frac{1000 г \cdot 0,051}{170 г/моль} = 0,3 моль$;
$n_{1}(AgNO_{3}) = n(Ag) = \frac{10,8 г}{108 г/моль} = 0,1 моль$;
$n_{2}(AgNO_{3}) = 0,3 моль - 0,1 моль = 0,2 моль$.

Оставшийся $AgNO_{3}$ реагирует с добавленным хлоридом меди(II):

$2AgNO_{3} + CuCl_{2} = 2AgCl \downarrow + Cu(NO_{3})_{2}$.

Рассчитаем количество вещества $CuCl_{2}$, который был добавлен к раствору $AgNO_{3}$ ($n_{0}$), прореагировал с $AgNO_{3}$ ($n_{1}$), остался в растворе после реакции ($n_{2}$):

$n_{0} (CuCl_{2}) = \frac{500 г \cdot 0,135}{135 г/моль} = 0,5 моль$;
$n_{1} (CuCl_{2}) = 0,5n(AgNO_{3}) = 0,5 \cdot 0,2 моль = 0,1 моль$;
$n_{2} (CuCl_{2}) = 0,5 моль - 0,1 моль = 0,4 моль$.

Уравнение электролиза хлорида меди(II):

$CuCl_{2} \overset{электролиз}{ \rightarrow } Cu + Cl_{2} \uparrow$

Предположим, что при электролизе разложился весь хлорид меди(II), т.е. 0,4 моль. При этом образуется 0,4 моль хлора. Определим объем газа (н. у.):

$V(Cl_{2}) = 0,4 моль \cdot 22,4 л/моль = 8,96 л$.

Это соответствует условию задачи, значит, другие электролитические процессы (электролиз $Cu(NO_{3})_{2}, H_{2}O$) не происходили.

Определяем количество вещества и массу веществ, находящихся в растворе после второго электролиза:

$n(HHO_{3}) = n_{1}(AgNO_{3}) = 0,1 моль$;
$m(HNO_{3}) = 0,1 моль \cdot 63 г/моль = 6,3 г$;
$n(Cu(NO_{3})_{2}) = 0,5n_{2}(AgNO_{3}) = 0,1 моль$;
$m(Cu(NO_{3})_{2}) = 188 г/моль \cdot 0,1 моль = 18,8 г$.

Рассчитываем массу раствора и массовые доли веществ в нем:

$m(р-ра) = 1000 + 500 - m(Ag) - m(O_{2}) - m(AgCl) - m(Cu) - m(Cl_{2})$;
$m(р-ра) = 1500 - 10,8 - (NULL,025 \cdot 32) - (NULL,2 \cdot 143,5) - (NULL,4 \cdot 64) - (NULL,4 \cdot 71) = 1405,7 (г)$;
$w(HNO_{3}) = \frac{6,3 г}{1405,7 г} \cdot 100 \text{ % } = 0,45 \text{ % }$;
$w(HNO_{3}) = \frac{18,8 г}{1405,7 г} \cdot 100 \text{ % } = 1,34 \text( % )$.